Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференциясының ЕҢбектері



жүктеу 8.29 Mb.
Pdf просмотр
бет67/81
Дата12.01.2017
өлшемі8.29 Mb.
1   ...   63   64   65   66   67   68   69   70   ...   81

Әдебиет 

 

1.  Берлянт А.М. Геоинформационное картографирование // Москва, 1997.-С.3-7 



2.  СалищевК.А. Картоведение// Москва: Издательство МГУ, 1990.-С.50-55 

3.  Картавцева Е.Н. Картография // Томск Издательство ТГАСУ, 2010.-С.121-123 

4.  Лисицкий  Д.В.,  Кацко  С.Ю.  Изменение  роли  картографических  изображений  в  процессе 

формирования  единого  электронного  геопро-странства  //  Изв.вузов.  Геодезия  и  аэрофотосъемка.-2012.      

-№ 2/1.-С.58-62  

 

 



МАРКШЕЙДЕРЛІК ЖҰМЫСТАРДЫ ЗАМАНАУИ АСПАПТАРМЕН  

ҚАМТАМАСЫЗДАНДЫРУ 

 

Мырзағали Н.Ш. 



Қ.И.Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ, Алматы қ., Қазақстан Республикасы 

  

Қазіргі кезде электронды тахеометр, электронды нивелир, электронды теодолит, гисстанция, лазерлі 



ұзындық өлшеуіш және т.б. осындай электронды аспаптар кең қолданыс табуда. Ең жиі қолданылатыны 

теодолит  пен  нивелир  функциялары  біріктірілген  электронды  тахеометр  қолданылады,  сол  себепті 

жобаның  негізгі  бөліктерінде  бұл  аспапқа  көп  көңіл  бөлінеді.Маркшейдерлік-геодезиялық  аспаптар: 

геодезиялық  мемлекеттік    торапттардың    құрғанда  және  аймақтарды    карталармен  қамтамасыз  еткенде, 



 

 

421



инженерлік  ізденістерде, геологиялық жұмыстарды қамтамасыз етуде, жерге орналастыруда  және орман 

шаруашылығында,  заттардың  геометриялық  параметрлері  мен  кеңістегі  бағыттарын  тексеретін 

аспаптарды жасауда, ғылымның әртүрлі салаларында  және мемлекетті  қорғауда  кеңінен қолданылады. 

?Соңғы  кезде  электронды  тахеометрлердің  қолданысқа  енуі    бұрынғы  қарапайым  аспаптардың 

автоматтандырылуының арқасында. Тахеометрды пайдалану тек өлшенетін нүктелердің координаталарын 

және  бұрыштық  өлшеулерді  орындауға  мүмкіндік  бермейді,  сонымен  қатар  алынған  бейнелерді 

құрылғының  ішкі  жадында  сақтайды.  Электронды  тахеометрдің  жадына  жазылған  және  сақталған 

ақпараттарды жұмыс соңында одан арғы өңдеулер үшін компьютерге енгізіп қоюға болады. 

 Мұндай  аспаптармен  түсіріс  жүргізілген  кезде  нысаналарды  кодтау,  камералдық  жұмыстарға  

кететін уақытты азайтады. Қазіргі таңда, электронды тахеометрлерді шығаратын жеті шетелдік фирманың  

төртеуі (еуропалық Spectra Precision, Leica, Zeiss және Topcon), дәл осы типті аспаптар жасайды. 

Бүгінде тахеометр-автоматтардың бірнеше түрлері шығарылуда. Олар тек автоматты түрде нысанаға 

көздеу  құрылғыларымен  жабдықталудан  басқа,  объектінің  орналасқан  жерін  анықтайтын  компьютерлік 

технологиясы бар элементтен ATS Geodimeter тахеометрі?тұрады. Оған  жатады.  

 

 

 



Енді  осы  зхаманауи  аспатарға,  оның  ішінде  жерасты  қазбаларында  қолданыстағы  аспаптарға 

тоқталамыз. 



4Т – сериялы оптикалық теодолиттер – горизонталь және вертикаль бұрыштарды өлшеу және 

көру  дүрбісіндегі  деңгей  көмегімен  нивелирлеу  үшін  қажет.  Бұл  теодолиттер  тахеометриялық  және 

теодолиттік түсірістерге және де жоғары дәлдікті қажет етпейтін жұмыстарда да қолданылады. Олар 

қолдануға  ыңғайлы  және  қарапайым.  Аспап  тұғырында  оптикалық  центрлеуіш  бар  және  ол  үшін 

штативті жүйе бойынша жұмыс істеуге мүмкіндік береді (2-сурет). 

Бұл теодолиттердің ерекшеліктері: 

- көру дүрбісінің тура бейнелеуі; 

 

- лимбты арнайы бұранда арқылы бұрып қоюы; 



- кез келген ауа-райында жұмыс істей білу қабілеті; 

- салмағы кіші және осы күнгі дизайны. 

Теодолиттің комплектісінде: аспап, шпилька, үлкен бұрауыш, кіші бұрауыш, паспорт және қабы бар. 

 

 



 

2-сурет. 4Т15П,4Т30П теодолиттері 

1-сурет. ATS Geodimeter тахеометрі 

 


 

 

422 



Лазер қондырылған LDT5D SQKKIA теодолиті – тоннель, жерасты жұмыстарында жарығы әлсіз 

жерлерде  жұмыс  істеуге  таптырмайтын  аспап  болып  табылады  (3-сурет).  Бұл  аспап  электронды 

теодолитпен лазерлі визирдің қосындысын береді. Сәуле таратқыш лазер екі режимде жұмыс істейді: 

фокусталған  сәуле  (жоғарғы  дәлдікте  бағыттау  үшін)  және  параллелді  шоғырланған  (бағытты 

бақылау үшін) сәуле болып бөлінеді. 

 

 



 

3-сурет. Лазер қондырылған LDT5D SQKKIA теодолиті 

 

Екі  өсті  компенсатор  бұрыштық  өлшеулердің  дәлдігін  максималды  алуға  мүкіндік  береді.  Ұзақ 



мерзімді лазерлі диодтың екі сәулелену қуаты бар (1МВт – 200 м немесе 2,5 МВт – 400 м). 

Аспаптың  функционалды  кнопкалары  өте  ыңғайлы  әрі  қолайлы  етіп  жасалған.  Стандартты 

комплектісіне: аспап, аккумуляторлар BDC25A – 2 дана, зарядты құрылғысы, нұсқаулары, футляр жатады. 

SOKKIA-ның  DT500,  500Д,  600  –  теодолиттері  DT500/600  электронды  теодолиттердің  жаңа 

сериясы болып табылады. DT – бұрыштарды өлшеуге арналған жетік аспап. Аспапты қолдану кезінде 

есеп  алу  қателіктері  толығымен  жойылады  (бұрыш  нәтижелері  дисплейге  беріледі).  Аспап  пішіні 

жағынан жұмыс істеуге қолайлы, жаңа дизайн, оптикалық центрлеу және қолайлы үлкен дисплеймен 

қамтылып, 4-кнопкамен жұмыс істеледі. 

Лазерлік  сканер  тоннелдер  мен  жерасты  қазбаларын  жобалағанда  және  суретке  түсіргенде 

қолданылуы  мүмкін.  Сонымен  қатар  үш  өлшемді  қазбаларды  салу,  олардың  геометриялық 

параметрлері мен көлемін есептеуді анықтау міндеттері шешіліп жатыр.  

Қиын қолжететін кен қазбасын суретке түсіру үшін сканерді қолдану тәртібін дәйектеу суреті (4-

сурет).. Бағыттауыштың кез келген жеріндегі провис сканер суретке түсіру нәтижесіне ешқандай әсер 

етпейді.  Кіре  берістегі  тірек  нүктесін  кеңістіктік  байланыстыру  кәдімгі  тахеометрдің  көмегімен 

оператормен  жүзеге  асырылады.  Жұмыс  тез  және  адамдар  қазбада  жоқ  болғандықтан  қауіпсіздік 

шараларының сақталуымен орындалады. 

 

 

 



4 сурет. Қиын қолжететін кен қазбасын суретке түсіру үшін сканерді қолдану 

 

Қорыта  келгенде  қазіргі  заманғы  электронды  аспаптарды  қолдану  қарапайым  аспаптарға    қарағанда 



жұмысты  қысқа  мерзімде  жоғарға  дәлдікпен  орындауды  қамтамасыз  етеді.  Қарапайым  оптикалық 

аспаптарды  қолданғанда  уақыт  көп  жұмсалып  өндірісті  бірнеше  уақытқа  тоқтатуды  қажет  етеді  және  де 

лазерлік  сканерлерді  пайдалану,  кенорындарын  жерастында  игергенде  маркшейдерлік  және  үңгілеу 

жұмыстарын жүргізген кездегі едәуір мөлшердегі артықшылыққа ие болады. 



 

 

423



Әдебиет 

 

1. Нұрпейісова М.Б. Геодезия (оқулық)-Астана: Фолиант, 2010. -260 б. 



2. Нурпеисова М.Б., Рысбеков К.Б.. Геодезиялық аспаптар.  – Алматы, КазНТУ, 2010.- 244с.  

3.Федоров Борис Дмитриевич. Маркшейдерско-геодезические приборы и инструменты. Учебное 

издание. 1971 г. Москва: Недра. 

4.Карсунская М.М. Геодезические приборы. Институт оценки природных ресурсов. 2002 г. 186 с. 

 

 

СПОСОБ КОНТУРНОГО ВЗРЫВАНИЯ ЗАРЯДАМИ КЛИНОВОГО ДЕЙСТВИЯ 



 

Мырзахметов С.С., Юсупова Б.Р. 

КазНТУ имени К.И.Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан 

 

Контурное 



взрывание 

является 

специальным 

способом 

ведения 

взрывных 

работ, 

обеспечивающим сохранность поверхности отрыва и ненарушенности законтурного массива породы, 



снижения переборов при проходке выработок. Область применения  контурного взрывания в течение 

последнего времени непрерывно расширяется. 

Анализ научно-технической литературы показывает, что, несмотря на значительное  количество 

классификаций, все  разновидности  контурного  взрывания  можно  объединить  в  два  вида:  контурная 

отбойка  и  контурный  раскол  породы.  В  других  источниках  они  носят  названия  -  метод 

предварительного щелеобразования (МПЩ) и метод контурной отбойки (МКО). 

Как  известно,  целью  контурного  взрывания  является  получение  щели  по  заданному  контуру  и 

снизить  воздействие  массового  взрыва  на  защищаемый  массив.      Совершенствование  контурного 

взрывания  идет  в  основном  по  пути  создания  новых  конструкций  зарядов,  позволяющих  снизить 

трудоемкость  и  повысить  производительность  заряжания.  Другой  не  менее  важной  целью  контурного 

взрывания  является  увеличение  расстояния  между  контурными  шпурами  и  тем  самым  уменьшение 

объемов бурения и расхода взрывчатого материала (ВМ). 

При  применении  контурного  взрывания,  добыче  штучного  камня  с  помощью  направленного 

разрушения  используется  заряды  различных  конструкций  –  с  кумулятивными  выемками,  заряды  в 

оболочках, имеющих вырезы и другие. Все эти заряды создают неравномерное нагружение взрывной 

полости.  

К  зарядам  направленно-ослабленной  бризантности  относят  заряды,  при  взрыве  которых 

проявляется  в  требуемом  направлении  ослабленное  бризантное  действие.  Достигается  указанный 

эффект за счет  специальных демпфирующих прокладок, устройством воздушных зазоров различной 

формы  и  другими  средствами  [1].  Таким  образом,  бризантность  заряда  совпадает  с  бризантностью 

применяемого  взрывчатого  вещества  во  всех  направлениях  за  исключением  того  направления,  в 

сторону  которого  между  взрывчатым  веществом  и  стенкой  шпура  установлен  демпфирующий 

элемент  (прокладка  или  воздушный  зазор),  который  ослабляет  как  действие  в  требуемом 

направлении ударной волны, так и продуктов детонации. 

На рис.1 (а, б, в, г, д) изображены конструкции зарядов направленно-ослабленной бризантности для 

контурной  отбойки.  При  формировании  таких  контурных  зарядов  демпфирующие  зазоры  должны 

располагаться  со  стороны  одной  охраняемой  (оконтуриваемой)  поверхности.  Демпфирующий  зазор 

может быть воздушным, заполненный водой или из инертного материала (резины, дерева и т.д.). Формы и 

размеры демпфирующих зазоров определяются обычно опытным путем. 

На рис.1 (е, ж, з, и, к, л) изображено поперечное сечение контурных зарядов ударно-направленного 

действия для контурного раскола пород. 

Фирма "Доу Кемикэл Компани" (США) запатентовала конструкции заряда, состоящего из полой 

трубки, на внешней поверхности которой укреплено несколько ниток ДШ (патент № 3349705, США). 

Причем  наибольший  эффект  при  создании  ориентированного  раскола  достигается  при  взрыве  двух 

ниток  ДШ,  расположенных  на  противоположных  стенках  трубки  (рис.  1з).  Применение 

металлических обкладок различных конструкций в сочетании с детонирующим шнуром (рис.1 и, к, л) 

позволяет получить направленный раскол пород. 

Лабораторными  исследованиями  установлено  снижение  давления  на  фронте  ударной  волны  в 

несколько  раз  с  помощью  прокладок  из  материалов,  имеющих  акустическую  жесткость,  резко 

отличную  от  акустической  жесткости  взрываемой  породы  [2-7].  Наличие  прокладок  способствует 

перераспределению  напряжений  вокруг  шпура.  В  месте  расположения  прокладок  возникали 


 

 

424 



напряжения  не  только  меньшие  по  величине,  но  и  с  запаздыванием  по  времени  по  отношению  к 

напряжениям в месте контакта ВВ со стенками шпура. 

 

 

 



I - шпур; 2 - воздух, 3 - взрывчатое вещество; 4 -демпфирующая прокладка 

Рисунок 1- Применяемые конструкции зарядов ослаблено - направленной бризантности и  

ударно-направленного действия 

 

Наиболее  перспективными  для  достижения  указанных  целей  в  настоящее  время  считаются  заряды 



ударно-направленного действия и заряды с продольными кумулятивными выемками. Принцип действия 

применяемых зарядов ударно-направленного действия – усиленное (кумулятивное) воздействие на точки 

находящиеся  на  линии  раскола  A-A’  (рис  2).  Раскол  в  данном  случае  происходит  под  воздействием 

высоких сжимающих напряжений σ > σ

сж

. Данные практики показывают, что применение таких зарядов 



позволяет  несколько  увеличить  (1.2  –  1.8  раза)  расстояние  между  контурными  шпурами.  Вместе  с  тем 

отмечено  повышенное  разрушение  и  переизмельчение  породы  в  области,  прилегающей  к  точкам,  на 

которые  производится  усиленное  воздействие.  Применение  данного  принципа  контурного  раскола 

требует  повышенного  расхода  ВМ  и  разработки  специальных  конструкций  демпфирующих  прокладок 

ослабляющих действие взрыва на охраняемый массив. 

На схеме 2  ослабляющая прокладка 2 предназначена для  снижения  давления продуктов детонации 

до  величины  равной  динамическому  пределу  пород  на  сжатие,  т.е.  для  исключения  разрушения 

защищаемого массива. Ее толщина рассчитывается по любой из известных методик. 

Вместе  с  тем  уже  много  времени  для  раскола  горных  пород  используется  клиновой  способ.  Нами 

предлагается новый принцип действия зарядов направленного раскола – обеспечение клинового действия 

взрыва. По этому принципу продукты детонации взрыва, как можно меньше должны воздействовать на 

области, прилегающие к стенкам шпура и находящиеся на линии раскола A-A’ (рис.3). 

На  основании  решения  задачи  статической  теории  упругости  о  двухсекторном  нагружении 

кругового  отверстия  в  бесконечном  теле  [8],  установлен  эффект  концентрации  напряжений  на  контуре 

отверстия в областях не подверженных нагружению (точки A,A’). 

При двухсекторном нагружении с углом раствора сектора 172

0

 в указанных ненагруженных точках 



растягивающие  тангенциальные  напряжения  σ

θ

  в  2.2  раза  превышают  напряжения  σ



1

  на  нагруженном 

контуре. 

Это предопределяет наилучшие условия для раскола по линии А-А’. 



 

 

425



 

 

1 – шпур; 2 – ослабляющая прокладка или оболочка патрона; 3 – взрывчатое вещество;   

5 – кумулятивная выемка. 

Рисунок 2 – Схема действия зарядов ударно-направленного действия. 

 

 

 



1 – шпур; 2 – ослабляющая прокладка или оболочка патрона; 3 – взрывчатое вещество;  

4 – демпфер; 5 – кумулятивная выемка 

Рисунок 3 – Схема действия зарядов клинового действия. 

 

Для достижения клинового эффекта взрыва необходима демпферная защита точек, находящихся на 



линии раскола. Раскол в таком случае будет происходить под воздействием растягивающих напряжений          

р



 = 0.05-0.2 σ

сж

) и за счет эффекта концентрации напряжений в точках находящихся на линии раскола. 



Величина и размеры демпферов  4 рассчитываются исходя из соображений, снижения давления продуктов 

детонации на защищаемые точки до минимума. 



 

Литература 

 

1.  Бротанек И., Вода И. Контурное взрывание в горном деле в строительстве, М., Недра, 1983. 



2.  Ковалевский  В.Н.  Обоснование  параметров  зарядов  ВВ  направленного  действия, 

обеспечивающих сохранность законтурного массива: Дисс. канд. техн. наук: 05.15.02; 1989.  

3.  Назарчик  А.Ф.  Исследование  эффективности  систем  разработки  жильных  месторождений  руд 

цветных, редких и драгоценных металлов. -М.: Недра, 1967. 288 с. 

4.  Миндели  Э.О.  Буровзрывные  работы  при  подземной  добыче  полезных  ископаемых.  -М.: 

Недра, 1974. 

5.   Федоров С.А. Горные капитальные выработки. -М.: Металлургиздат, 1954. 746 с. 

6.  Росси Б.Д., Поздняков З.Г. Промышленные взрывчатые вещества и средства взрывания. - М.: 

Недра, 1971. 176 с. 

7.  Светлов Б.Я, Яременко Н.Е. Теория и свойства промышленных взрывчатых веществ. - М.: Недра, 

1966. 232 с. 

8.  Ломоносов Г.Г., Жигалов М.Л. Основные принципы управления качеством на подземных рудниках. 

// Горный журнал, 1991, №2. С. 21-23. 

 

 



 

 


 

 

426 



ВЛИЯНИЕ  AL  НА КОАЛЕСЦЕНЦИЮ ДИСПЕРСНОЙ  ФАЗЫ 

 

Науразов И.Ш.,  Курманалиев М.Б.,  Бейсенов Б.С.,  Бортебаев С.А. 

КазНТУ имени К.И. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан 

 

Как  видно  из  таблицы  1  обработка  холодом  практически  не  влияет  на  дисперсную  фазу  и 



характеристики  спокойной  стали.  На  наш  взгляд,  это  связано  с  наличием  в  стали  алюминия, 

содержание которого составляет  0,3 %.  

Можно  предположить,  что  в  спокойной  стали  укрупнение  сульфидной  фазы  происходит  до 

кристаллизации слитка благодаря тугоплавким включениям А1

2

О

3.  



Эти    включения,  температура  плавления  которых  (Т=  2020°С)  выше  температуры  плавления 

частиц MnS (Т=1610°С), обладают высокоразвитой поверхностью и используются обычно в качестве 

катализаторов  химических реакций.  

 

Таблица 1  Влияние обработки холодом  и  добавок  AL 



 

Позиция 


Обработка стали 

Содер-


жание 

А1% 


Р

 1.5/50 


Вт / 

ru 


В 

2.5 


Тл 

d , 

нм 


n· 10 

-12

см 


-3 

Полуспокойная сталь 

Отжиг  


6,6 


1,64 

52 


23 

Повторный отжиг 



6,5 


1,65 

53 


20 

Отжиг + закалка + отжиг 



5,4 


1,65 

78 


8,5 

Добавка  А1 в  раскислитель 



0,02 

5,7 


1,64 

85 


2,7 

Отжиг + закалка + отжиг 



0,02 

5,5 


1,64 

73 


2,5 

Спокойная сталь 

Отжиг 


0,3 

5,5 


1,62 

44 


49 

Отжиг + закалка + отжиг 



0,3 

5,3 


1,63 

56 


32 

 

Дальнейшие  исследование  проведенные  нами,  показали,  что  влияние  обработки  холодом 



проявляется только на полуспокойной стали, не содержащей алюминий.  

Как  видно  из  табл.1  (поз.1  и  3)  обработка  стали  полуспокойного  варианта  раскисления  и 

последующий  отжиг  при  той  же  температуре  приводят  к  интенсивной  коалесценции  сульфидных 

включений, в результате которой средний диаметр частиц MnS возрастает примерно в 1,5 раза, а их 

концентрация уменьшаете в четыре раза [3-5].  

При  этом,  как  показали  оценочные  расчеты  диффузионная  подвижность  фазообразую-щих 

элементов Mn и S  при коалесценции после обработки холодом возрастает на несколько по рядков [5].  

Повторный  отжит  без  обработки  холодом  не  влияет  на  свойства  и  характеристики  стали  

(таблица  1.  позиция1  и  2).  В  случае  спокойного  варианта  раскисления  стали  с  использованием  А1 

обработка холодом практически не изменяют магнитные свойства и характеристики дисперсной фазы 

(таблица 1. позиция 6 и 7).  

Таким образом, из полученных результатов следует что сульфидные включения МпS  размером 

менее 40…50 нм существенно не ухудшают магнитные свойства стали.  

Эти  данные  подтверждают  выводы  об  отрицательном  влиянии  Mn  и  S,  полученные  при 

математическом  моделировании  зависимости  Р

1.5/50 

от  химического  состава  и  свидетель-ствуют  о 

проявлении этого влияния через сульфидные включения.  

Если принять, что все равновесные вакансий имеющиеся в нагретом металле при температуре T



сохранились при закалке, то  относительная концентрация неравновесных закалочных вакансий при 

температуре T

, будет равна: 



  Cγ = D

0

·e 



f

T

k



E

,6

0



,                                            



 

                  

(1) 

 


 

 

427



Таблица  2    Результаты  расчета  коэффициента  диффузии  примесей    D

q   


и 

c

  длительность 



коагуляции дисперсной фазы под влиянием обработки холодом 

 

 



 

Как  видно  из  таблицы  2,  что  диффузия  протекает  с  участием  закалочных  вакансий  при 

температуре    Tm  =  450

0

C.  Следовательно,  закалочные  вакансии  сами  по  себе  не  могут  обеспечить 



наблюдаемую коалесценцию дисперсной фазы.  

Для  устранения  отрицательного  влияния  марганца  и  серы  необходимо    либо  подавить 

образование  сульфидных  включений  МпS,  либо,  наоборот,  вызвать  их  укрупнение  (коалесценцию), 

что  достигается  обработкой  стали  холодом  или  же,  как  будет  показано  ниже,  использованием 

коагулянтов дисперсных частиц.  

В  связи  с  абсолютной  новизной  рассматриваемого  явления  многие  вопросы,  касаю-щиеся  его 

физической природы и практического применения, оставались не выясненными.  

Поэтому были поставлены дальнейшие задачи выяснить:  

  - роль закалки в  коалесценции дисперсных частиц при заключительном отжиге; 

  - механизм  интенсификации диффузионных процессов массопереноса; 

  - роль алюминия  в коалесценции дисперсной фазы; 

  - практическое значение рассматриваемого явления. 

Для  решения  этих  задач  прежде  всего  были  проведены  исследования  кинетики  процессов 

коалесценции  дисперсной  фазы.  В  частности,  были  детально  исследовано  состояние  дисперсной 

фазы после обработки холодом и выдержки при комнатной температуре.  

Поэтому  они  могут  выполнять  роль  центров  кристаллизации  частиц MnS,  вызывая  укрупнение 

последних в металле еще до затвердевания слитка ( Т=1533°С).  

Термодинамические  расчеты  показывают,  что  при  кристаллизации  стали,  близкой  по  составу  к 

исследуемой  нами,  в  интервале  температур  от  1600°С  до  ликвидуса  (Т=  1532…1534°С)  образуются  в 

основном  только  оксиды    А1

2

О

3



  ,  при  затвердевании  от  и  до  температуры  солидуса  жидкая  фаза  в 

дендритных ячейках обогащается  примесями [1]. 

Концентрация  серы  может  увеличиться  в  20  раз,  марганца  -  в  2,5  раза,  при  этом  становиться 

термодинамически  возможным  образование  сульфидов  MnS  и  FeS.  Образование  зародышей 

предпочтительно на уже готовых центрах, какими являются  частицы  А1

2

О



3

.  


Для  проверки  такого  предположения  были  проведены  опытные  плавки  с  введением  в  расплав 

регламентированного количества алюминия. Требуемое содержание алюминия в стали для создания 

центров кристаллизации радиусом   r   и  концентрации  n  рассчитывали по формуле, 

C = 











3

4



вк

3

n



r

 ,                                                        (2) 

где  С - содержание алюминия в стали;  

р

вкл

 и  р

м

 - плотность включений и матрицы, соответственно.  



Пологая    = 20…30 нм   и   =  2·10

12

 см 



-3

,  получим концентрацию  алюминия  

С = 0,003·0,01%. 


 

 

428 



Для  введения  алюминия  ферротитан,  входящий  в  состав  раскислителя  ферротитан  заменили  на 

алюминий, так как образующиеся при раскислении ферротитаном включения TiO



2  

имеют примерно такую 

же температуру плавления (Т=1640°С), как и MnS  не могут быть центрами кристаллизации последних [1]. 

Результаты исследований приведены в таблица 1 (поз.4). Видно (табл.1 поз.1 и 4), что введение 

алюминия  в  малых  количествах  приводит  к  укрупнению  частиц  дисперсной  фазы,  уменьшению  их 

концентрации  и,  вследствие  этого,  к  снижению  уровня  магнитных  потерь.    При  этом  достигается 

примерно  такой  же  положительный  эффект  как  и  при  обработке  холодом  полуспокойной  стали,  не 

содержащей алюминий.  

Обработка  холодом  стали,  раскисленной  по  этому  варианту,  не  приводит  к  заметным 

изменениям дисперсной фазы и магнитных свойств (таблица1. поз. 5). 

Это подтверждает наше предположение  о коагуляции дисперсной фазы под влиянием  А1

2

О



3 

до 


обработки  холодом.  Глобулизированные  частицы  в  виде  округлых  оксидных  включении  А1

2

О



3

  с 

сульфидной оболочкой МnS экспериментально наблюдали в стали 20.  

Эти  частицы  формировались  в  ковше  за  счет  введения  в  сплав  специального  окислителя, 

содержащего 3 %  А1. 

По результатам расчетов на основе формулы (1) и опытных плавок был найден оптимальный состав 

раскислителя,  обеспечивающий  наилучший  уровень  магнитных  свойств  и  высокое  качество  слитка.  В 

составе  прежнего  раскислителя,  включавшего  силикомарганец    SiMn    и  ферротитан    FeTi,  последний 

заменили на смесь ферромарганца FeMn и алюминия Al,  общее содержание которых составляло  6…10 

кг/т  при соотношении 1:3.  

При использовании нового раскислителя удельные магнитные потери  Р

1.5/50 

  были снижены на 

15…20 %  и увеличен выпуск стали марки 2013 на 

10%. Как было показано выше, для улучшения 



магнитных  свойств  электротехнической  стали  необходимо  вызвать  укрупнение  частиц  МnS  до 

размеров более  40…50 нм.   

Предложенный  нами  способ  основан  на  укрупнении  частиц  дисперсной  сульфидной  фазы  на 

стадии  кристаллизации  слитка.  Оно  достигается  введением  в  расплав  в  составе  раскислителя 

регламентированного количества алюминия, образующего тугоплавкие  включения  А1

2

О



3

Таким  образом,  при  изучении  возможности  управления  процессами  старения  электро-



технической стали  получены следующие результаты. 

установлено, 



что 

отрицательное 

влияние 

дисперсной 

фазы 

нелегированной  



электротехнической  стали  на  магнитные  потери  обусловлено  равенством  среднего  диаметра  частиц 

МпS ширине доменных границ, соответствующим максимальному значению коэрцитивной силы.  

Снижение  уровня  магнитных  потерь  при  коалесценции  дисперсной  фазы  после  обработки 

холодом  и  отжига  связано  с  ростом  среднего  диаметра  включений  до  размеров,  превышающих 

ширину доменных границ  вдвое  и  более. 

-  разработана  физическая  модель  коалесценции  дисперсной  фазы  нелегированной  электро-

технической  стали  при  обработке  холодом,  позволяющая  объяснить  наблюдаемое  повышение  на 

несколько  порядков  диффузионной  подвижности  фазообразующих  элементов  Мп  и  S.  Суть  модели 

заключается в следующем. 

- при закалке стали с температуры отжига Т

=750°С до температуры жидкого азота Т= -196°С за счет 



всестороннего термического сжатия в металле образуется до, 7-10

-5

 атомных долей меж узельных атомов. 



- разнодисперсность скоагулиронанных  при комнатной температуре включений   МnS  обуслав-

ливает дальнейшую коалесценцию сульфидной фазы при повторном отжиге закаленных образцов. 

-  установлена  роль  примесей  А1  в  стимулировании  процессов  коагуляции  сульфидной  фазы  и 

снижении  уровня  магнитных  потерь.  Она  заключается  в  образовании  в  расплаве  центров  кристалл-

лизации  частиц  МnS  виде  тугоплавких  включений  А1

2

О



3

,  благодаря  чему  происходит  укрупнение 

сульфидных частиц до кристаллизации слитка. 

- разработан новый способ получения нелегированной полуспокойной электротехнической стали 

ЭТС,  основанный  на  укрупнении  частиц  дисперсной  фазы  на  стадии  кристаллизации  слитка.  Оно 

достигается введением в расплав в составе раскислителя регламентированного количества алюминия. 

-  установлен  оптимальный  состав  раскислителя,  обеспечивающий  наилучший  уровень  магнит-

ных свойств и высокое качество слитка. Он включает силикомарганец  SiMn и смесь ферромарганца 

FeMn  и  алюминия  А1 

Таким образом, роль алюминия заключается в  образовании в расплаве центров кристаллизации 

частиц  МnS    в  виде  тугоплавких  включений  А1

2

О





,  благодаря    чему  происходит  укрупнение 

сульфидных  частиц  до  размеров,  превышающих  ширину  доменных  границ  и    как  следствие, 

снижение уровня магнитных потерь.  

1   ...   63   64   65   66   67   68   69   70   ...   81




©emirb.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет